JP2007200920A - Solder bonding structure of inserted mounting component, manufacturing method therefor and optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、挿入実装部品の配線板へのはんだ接合構造及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a solder joint structure for an insertion mounted component to a wiring board and a method for manufacturing the same.
挿入実装部品を配線板にはんだ付する場合、通常、挿入実装部品を挿入する側の配線板の面(第1の面)とその反対側の面(第2の面)において配線板のスルーホール電極のランドの大きさは同じ大きさとする。そのため、スルーホールへ挿入した挿入実装部品のリード電極に沿って濡れ広がったはんだの配線板からの高さは第1の面側と第2の面側とでほぼ同じになる。 When soldering an insertion mounted component to a wiring board, the through hole of the wiring board is usually provided on the surface (first surface) of the wiring board on the side where the insertion mounting component is inserted and the opposite surface (second surface). The size of the electrode land is the same. Therefore, the height from the wiring board of the solder which spreads along the lead electrode of the insertion mounted component inserted into the through hole is substantially the same between the first surface side and the second surface side.
挿入実装部品を配線板にはんだ付をする方法としては、挿入実装部品のリードを配線板の電極を形成したスルーホールに挿入した後、溶融はんだを収容したはんだ槽に浸漬する方法や、挿入実装部品のリードにはんだコテを押し当てたところに糸はんだを押し当てて加熱溶融する方法が一般に用いられてきた。しかし、実装部品の高密度化が進み、挿入実装部品のリード電極間隔が小さくなると、はんだ槽に浸漬する方法では、はんだ槽から引き上げる際にはんだの表面張力が作用するために隣接電極間の短絡が生じることがあり、また、糸はんだをはんだコテにより加熱溶融する方法では、はんだの供給と接合を同時に行うために接合部のはんだ量にばらつきが生じ、接合の信頼性が低下するという問題があった。 As a method of soldering the insertion mounting component to the wiring board, the lead of the insertion mounting component is inserted into the through hole in which the electrode of the wiring board is formed, and then immersed in a solder bath containing molten solder, or the insertion mounting In general, a method has been used in which a solder wire is pressed against a lead of a component and then the wire solder is pressed and melted. However, as the density of mounted components increases and the distance between the lead electrodes of the inserted mounted components becomes smaller, the method of immersing in the solder bath causes the surface tension of the solder to act when it is pulled up from the solder bath, causing a short circuit between adjacent electrodes. In addition, in the method in which the thread solder is heated and melted with a soldering iron, solder is supplied and joined at the same time. there were.
そこで、上記の問題を解決し、微細間隔の電極に安定的にはんだ供給するためにはんだペーストを用いる技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, a technique using a solder paste to solve the above-described problem and stably supply solder to electrodes with fine intervals has been disclosed (for example, see Patent Document 1).
すなわち、配線板のスルーホール電極にはんだペーストを印刷によって供給した後、配線板の第1の面とは反対側の第2の面にブロック状の治具を配置した後で、挿入実装部品のリード電極を挿入し、はんだを溶融させる方法である。このブロック状の治具は挿入実装部品を挿入する際、挿入実装部品のリード電極であらかじめ供給されたはんだペーストを押し出してはんだが不足する問題が生じないように工夫された形状を有している。 That is, after supplying the solder paste to the through-hole electrode of the wiring board by printing, after placing the block-shaped jig on the second surface opposite to the first surface of the wiring board, In this method, a lead electrode is inserted to melt the solder. This block-shaped jig has a shape devised so as not to cause a problem of insufficient solder by extruding the solder paste supplied in advance with the lead electrode of the insertion mounting component when inserting the insertion mounting component. .
スルーホールの電極の第1の面と第2の面の大きさが同じの場合、挿入実装部品のリード電極に沿って濡れ拡がったはんだの高さが第1の面側と第2の面側とでほぼ同じになり、挿入実装部品と配線板間の隙間が大きくなるため、インダクタンスが増加することにより電気特性が劣化する問題がある。 When the size of the first surface and the second surface of the electrode of the through hole is the same, the height of the solder that has spread along the lead electrode of the insertion mounted component is the first surface side and the second surface side. And the gap between the insertion mounting component and the wiring board becomes large, and there is a problem that the electrical characteristics deteriorate due to an increase in inductance.
また、上記特許文献1に開示されたはんだ付方法のように、はんだペーストと治具を組み合わせる方法は、挿入実装部品のリード電極の形状、電極間隔と電極数などに応じて、挿入実装部品ごとに治具を用意する必要があるためコスト高になるという問題がある。
Further, as in the soldering method disclosed in
また、リード電極全体がはんだで覆われるため、接合後リードピンの切断時にはんだを切断することになり、切断時にはんだにクラックが発生し、クラックの発生により接合信頼性を低下させるという問題がある。 Further, since the entire lead electrode is covered with solder, the solder is cut when the lead pin is cut after joining, and there is a problem that cracks are generated in the solder at the time of cutting and the joining reliability is lowered due to the occurrence of cracks.
また、はんだペーストを供給した側から挿入実装部品を押し付けるために、押し付けた時にペーストが潰れて拡がり、隣接電極のはんだペーストと一体になり短絡するという問題がある。 Further, in order to press the inserted mounting component from the side to which the solder paste is supplied, there is a problem that when the pressing is performed, the paste is crushed and spreads, and is integrated with the solder paste of the adjacent electrode and short-circuited.
本発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、電気特性を劣化させず、低コストで、高信頼性の挿入実装部品のはんだ接合構造及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and provides a solder joint structure for a highly reliable insertion mounted component and a manufacturing method thereof at a low cost without deteriorating electrical characteristics. Objective.
本発明に係る挿入実装部品のはんだ接合構造は、スルーホールが形成された絶縁性の基材、上記基材の表面に形成された導体、上記スルーホールの周囲の導体の面を露出させて残る導体部分を絶縁膜で被覆することによって形成した電極を備えた配線板と、
上記配線板のスルーホールにリード電極が挿入され、上記電極の面に上記リード電極がはんだで接合された挿入実装部品とを有する挿入実装部品のはんだ接合構造において、
上記リード電極を挿入する側の上記電極面の面積を上記リード電極を挿入する側の電極面と反対側の電極面の面積より小さくしたものである。
The solder joint structure for an insertion mounting component according to the present invention remains with an insulating base material having a through hole formed thereon, a conductor formed on the surface of the base material, and a conductor surface surrounding the through hole exposed. A wiring board having an electrode formed by coating a conductor portion with an insulating film;
In a solder joint structure of an insertion mounting component having a lead electrode inserted into a through hole of the wiring board and an insertion mounting component in which the lead electrode is joined to the surface of the electrode by soldering,
The area of the electrode surface on the side where the lead electrode is inserted is made smaller than the area of the electrode surface on the side opposite to the electrode surface where the lead electrode is inserted.
本発明に係る挿入実装部品のはんだ接合構造の製造方法は、スルーホールが形成された絶縁性の基材、上記基材の表面に形成された導体、上記スルーホールの周囲の導体の面を露出させて残る導体部分を絶縁膜で被覆することによって形成した電極を備えた配線板と、
上記配線板のスルーホールにリード電極が挿入され、上記電極の面に上記リード電極がはんだで接合された挿入実装部品とを有する挿入実装部品のはんだ接合構造の製造方法において、
上記リード電極を挿入する側の上記電極面の面積を上記リード電極を挿入する側の電極面と反対側の電極面の面積より小さくした配線板を作製する工程、
上記挿入実装部品のリード電極を上記作製した配線板のスルーホールに挿入する工程、
上記リード電極の挿入側と反対側に露出している電極面上にはんだを配置する工程、
上記リード電極及びはんだを加熱しはんだを溶融する工程、
を有するものである。
The method for manufacturing a solder joint structure for an insertion mounting component according to the present invention includes an insulating base material in which a through hole is formed, a conductor formed on the surface of the base material, and a surface of the conductor around the through hole. A wiring board provided with an electrode formed by coating the remaining conductor part with an insulating film;
In a manufacturing method of a solder joint structure of an insertion mounting component having a lead electrode inserted into a through hole of the wiring board and an insertion mounting component in which the lead electrode is bonded to the surface of the electrode by solder,
Producing a wiring board in which the area of the electrode surface on the side where the lead electrode is inserted is smaller than the area of the electrode surface on the side opposite to the electrode surface on the side where the lead electrode is inserted;
A step of inserting the lead electrode of the inserted mounting component into the through hole of the produced wiring board,
Placing solder on the electrode surface exposed on the side opposite to the lead electrode insertion side;
Heating the lead electrode and solder to melt the solder;
It is what has.
本発明に係る光モジュールは、スルーホールが形成された絶縁性の基材、スルーホールが形成された絶縁性の基材、上記基材の表面に形成された導体、上記スルーホールの周囲の導体の面を露出させて残る導体部分を絶縁膜で被覆することによって形成した電極を備えた配線板と、
上記配線板のスルーホールにリード電極が挿入され、上記電極の面に上記リード電極がはんだで接合された発光素子及び受光素子を備えた挿入実装部品とを有する光モジュールにおいて、
上記リード電極を挿入する側の上記電極面の面積を上記リード電極を挿入する側の電極面と反対側の電極面の面積より小さくしたものである。
An optical module according to the present invention includes an insulating base material in which a through hole is formed, an insulating base material in which a through hole is formed, a conductor formed on the surface of the base material, and a conductor around the through hole. A wiring board provided with an electrode formed by covering the remaining conductor portion with an insulating film, exposing the surface of
In an optical module having a light emitting element in which a lead electrode is inserted into a through hole of the wiring board and the lead electrode is joined to a surface of the electrode by solder and an insertion mounting component including a light receiving element.
The area of the electrode surface on the side where the lead electrode is inserted is made smaller than the area of the electrode surface on the side opposite to the electrode surface where the lead electrode is inserted.
本発明に係る挿入実装部品のはんだ接合構造及びその製造方法並びに光モジュールによれば、挿入実装部品と配線板との距離は小さくなり、インダクタンスが低減され、電気特性が向上するとともに、リード電極の挿入側と反対側においてリード電極に沿ってはんだの濡れ拡がりが大きくなるために、はんだの先端までの高さが高くなり、十分な接合強度が得られるとともに、特別な治具を必要としないのでコストを低減することができる。 According to the solder joint structure of the insertion mounting component and the manufacturing method thereof and the optical module according to the present invention, the distance between the insertion mounting component and the wiring board is reduced, the inductance is reduced, the electrical characteristics are improved, and the lead electrode Since the solder wetting and spreading along the lead electrode on the opposite side of the insertion side is increased, the height to the tip of the solder is increased, sufficient bonding strength is obtained, and no special jig is required. Cost can be reduced.
また、本発明に係る挿入実装部品のはんだ接合構造の製造方法によれば、複数のリード電極が所定の定量のはんだで接合することができるようになり、接合信頼性を向上させることができる。 Further, according to the method for manufacturing a solder joint structure for an insertion mounted component according to the present invention, a plurality of lead electrodes can be joined with a predetermined amount of solder, and joint reliability can be improved.
実施の形態1.
図1は、本発明に係る挿入実装部品のはんだ接合構造の実施の形態1を示す断面図である。図に示したように、配線板1は、絶縁性の基材2と、基材2に設けられたスルーホール4内面及び基材2表面に形成された銅等からなる導体3と、スルーホール4の挿入実装部品6側の第1の電極41及びスルーホール4の挿入実装部品6と反対側の第2の電極42とを露出させて残る導体3部分を被覆する絶縁膜5とを備えている。挿入実装部品6のリード電極61は、第1の電極41側からスルーホール4に挿入され、第1の電極41上のはんだ91及び第2の電極42上のはんだ92で配線板1に接合されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a solder joint structure for an insertion mounted component according to the present invention. As shown in the figure, the
また、第1の電極41の面積は第2の電極42の面積より小さくしており、第1の電極41上のはんだ91は第2の電極上のはんだ92よりもリード電極61に沿ってはんだの濡れ拡がりが小さいために、挿入実装部品6と配線板1との間の隙間は小さくなり、インダクタンスが低減され、電気特性が向上する。また、第2の電極42からはんだ92の先端までの高さが高くなるので、十分な接合強度が得られる。
The area of the
本実施の形態1における配線板1としては、厚さ25μmのポリイミドフィルムからなる基材2の両側に導体3を形成し、導体3上にポリイミドのカバーフィルムを貼り付けたものを用いたが、これに限定されることなく、基材2として、液晶ポリマーなどの絶縁フィルムを用いてもよいし、ガラスエポキシ基板のような剛性のある基板を用いてもよい。
As the
図2は、挿入実装部品6と配線板1のリード電極61をはんだ付した斜視図である。図2においては、複数のリード電極61がある。各リード電極61の接合構造は、本実施の形態1の接合構造を備えている。
図2は、挿入実装部品6として発光素子及び受光素子のパッケージ(挿入実装部品)を用い、各リード電極61をフレキシブル配線板1にはんだ付した光モジュールである。
FIG. 2 is a perspective view in which the
FIG. 2 shows an optical module in which a package of light emitting elements and light receiving elements (insertion mounting parts) is used as the
図3は、本実施の形態1における他の例を示す断面図である。図3に示したように、配線板1の導体3が基板2の片面に設けられ、リード電極61の挿入側における導体3の露出面の面積を、リード電極61の挿入側と反対側における導体3の露出面の面積よりも小さくしている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example in the first embodiment. As shown in FIG. 3, the conductor 3 of the
リード電極61の挿入側における導体3の露出面の面積がリード電極61の挿入側と反対側における導体3の露出面の面積よりも小さくなっているので、挿入実装部品6と配線板1との間の隙間は小さくなり、インダクタンスが低減され、電気特性が向上する。また、リード電極61の挿入側と反対側においてリード電極61に沿ってはんだの濡れ拡がりが大きいために、はんだ92の先端までの高さが高くなり、十分な接合強度が得られる。
Since the area of the exposed surface of the conductor 3 on the insertion side of the
実施の形態2.
図4は、本発明の実施の形態1のはんだ接合構造の製造方法を示す断面図である。
まず、図4(a)に示したように、スルーホール4及び第1及び第2の電極41,42を有する配線板1を準備する。基材2は有機材料からなる材料で構成され、基材2には、例えば、ポリイミド、液晶ポリマー等のフィルムの他にガラス繊維をエポキシ樹脂で固めたガラスエポキシ、アラミド繊維をエポキシ樹脂で固めたものを用いる。スルーホール4は基材2にドリルまたはレーザ光などで穴開けすることにより形成され、第1及び第2の電極41,42はスルーホール4を形成した後、銅めっきにより形成する。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the solder joint structure according to the first embodiment of the present invention.
First, as shown in FIG. 4A, the
次に、図4(b)に示したように、スルーホール4に挿入実装部品6のリード電極61を通し、図4(c)に示したように、スルーホール4の第2の電極42上にはんだ7を供給し、はんだ7を溶融させるために、加熱ツール8を第2の電極42上とリード電極61に押し当てる。はんだ7は、一定量を供給するために、はんだボールまたははんだペレットを用いる。はんだ7としては、Sn系のSnAg、SnAgCu、SnBiなどの融点が240℃以下のものを用いる。
Next, as shown in FIG. 4B, the
以上の工程により、図4(d)に示したように、加熱ツールを外し、はんだ7が溶融後固化して配線板1に挿入実装品6が接合される。
4D, the heating tool is removed, the
本実施の形態2によれば、リード電極61を挿入した後で、はんだ7を溶融させることにより、従来のようにリード電極61を挿入する前にはんだを供給する方法に比べ、複数のリード電極61が所定の定量のはんだ7で接合することができるようになり、接合信頼性を向上させることができる。
According to the second embodiment, the
実施の形態3.
図5は、本発明の実施の形態1のはんだ接合構造の他の製造方法を示す断面図である。
図5に示したように、本実施の形態3では、ソルダーペースト71を用いる。ソルダーペースト71は直径が数十μmのはんだの粒子がフラックスとともにペースト状になったものをいう。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another method for manufacturing the solder joint structure of
As shown in FIG. 5, in the third embodiment, a
ソルダーペースト71のフラックスは粘着性を有する。従って、ソルダーペースト71は第2の電極42上に固定しやすい。
The flux of the
また、ソルダーペースト71はペースト状であるのでディスペンサを用いて容易に所定の量を供給でき、供給量も容易に変更可能である。したがって、ソルダーペースト71は、第2の電極42が狭い場合にも適用することが可能になる。
Further, since the
本発明は、発光素子、受光素子等の挿入実装部品を配線板へ接合したはんだ接合構造の製造方法として有効利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be effectively used as a method for manufacturing a solder joint structure in which insertion mounting components such as a light emitting element and a light receiving element are joined to a wiring board.
1 配線板、2 基材、3 導体、4 スルーホール、5 絶縁膜、
6 挿入実装部品、7 はんだ、8 加熱ツール、9 溶融して固化したはんだ、
41 第1の電極、42 第2の電極、61リード電極、71 ソルダーペースト、
91 第1の電極上のはんだ、92 第2電極上のはんだ。
1
6 Insert mounting parts, 7 Solder, 8 Heating tool, 9 Solder solidified by melting,
41 1st electrode, 42 2nd electrode, 61 lead electrode, 71 solder paste,
91 Solder on the first electrode, 92 Solder on the second electrode.
Claims (5)
上記配線板のスルーホールにリード電極が挿入され、上記電極の面に上記リード電極がはんだで接合された挿入実装部品とを有する挿入実装部品のはんだ接合構造において、
上記リード電極を挿入する側の上記電極面の面積を上記リード電極を挿入する側の電極面と反対側の電極面の面積より小さくしたことを特徴とする挿入実装部品のはんだ接合構造。 Insulating base material in which through holes are formed, a conductor formed on the surface of the base material, and an electrode formed by covering a conductor portion exposed by exposing the surface of the conductor around the through hole with an insulating film A wiring board comprising:
In a solder joint structure of an insertion mounting component having a lead electrode inserted into a through hole of the wiring board and an insertion mounting component in which the lead electrode is joined to the surface of the electrode by soldering,
A solder joint structure for insertion mounting parts, wherein the area of the electrode surface on the side where the lead electrode is inserted is smaller than the area of the electrode surface on the side opposite to the electrode surface where the lead electrode is inserted.
上記配線板のスルーホールにリード電極が挿入され、上記電極の面に上記リード電極がはんだで接合された挿入実装部品とを有する挿入実装部品のはんだ接合構造の製造方法において、
上記リード電極を挿入する側の上記電極面の面積を上記リード電極を挿入する側の電極面と反対側の電極面の面積より小さくした配線板を作製する工程、
上記挿入実装部品のリード電極を上記作製した配線板のスルーホールに挿入する工程、
上記リード電極の挿入側と反対側に露出している電極面上にはんだを配置する工程、
上記リード電極及びはんだを加熱しはんだを溶融する工程、
を有することを特徴とする挿入実装部品のはんだ接合構造の製造方法。 Insulating base material in which through holes are formed, a conductor formed on the surface of the base material, and an electrode formed by covering a conductor portion exposed by exposing the surface of the conductor around the through hole with an insulating film A wiring board comprising:
In a manufacturing method of a solder joint structure of an insertion mounting component having a lead electrode inserted into a through hole of the wiring board and an insertion mounting component in which the lead electrode is bonded to the surface of the electrode by solder,
Producing a wiring board in which the area of the electrode surface on the side where the lead electrode is inserted is smaller than the area of the electrode surface on the side opposite to the electrode surface on the side where the lead electrode is inserted;
A step of inserting the lead electrode of the inserted mounting component into the through hole of the produced wiring board,
Placing solder on the electrode surface exposed on the side opposite to the lead electrode insertion side;
Heating the lead electrode and solder to melt the solder;
A method of manufacturing a solder joint structure for an insertion-mounted component, comprising:
上記配線板のスルーホールにリード電極が挿入され、上記電極の面に上記リード電極がはんだで接合された発光素子及び受光素子を備えた挿入実装部品とを有する光モジュールにおいて、
上記リード電極を挿入する側の上記電極面の面積を上記リード電極を挿入する側の電極面と反対側の電極面の面積より小さくしたことを特徴とする光モジュール。 Insulating base material in which through holes are formed, a conductor formed on the surface of the base material, and an electrode formed by covering a conductor portion exposed by exposing the surface of the conductor around the through hole with an insulating film A wiring board comprising:
In an optical module having a light emitting element in which a lead electrode is inserted into a through hole of the wiring board and the lead electrode is joined to a surface of the electrode by solder and an insertion mounting component including a light receiving element.
An optical module characterized in that the area of the electrode surface on the side where the lead electrode is inserted is made smaller than the area of the electrode surface on the side opposite to the electrode surface where the lead electrode is inserted.
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